第八章 第2节重力势能-人教版高中物理必修第二册教学课

2.重力势能第八章

机械能守恒定律物理学习目标①认识重力势能和弹性势能，完善相互作用观念和能量观念。②用所学功的知识推导重力做功的特点。经历由简单到复杂、由特殊到一般的科学推理和论证过程，归纳出重力做功与路径无关的特点，亲身感受知识的建立过程，提高数理结合解决问题的能力，再次体会微元法的科学思维方法。③理解重力势能表达式以及重力势能的相对性。通过问题、猜想、证据、解释和交流经历科学探究的过程，提高科学探究的能力。④能将理论应用于生活实际中，培养遵循道德规范的社会责任感。学习重难点重点：掌握重力势能的概念及表达式，明确重力势能的相对性及系统性。难点：

能够提出重力势能的表达式，证明重力做功与路径无关的特点以及重力做功跟物体重力势能变化的关系。情境导入情境雪崩时会造成不可估量的伤害，平时轻飘飘的雪花为何会有如此巨大的能量？这种能量可能和什么有关？大量事实表明：物体处在一定高度时，就具有了一定的能量。当它从所处的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。雪崩：处于高处的雪落下时，释放能量，破坏建筑物。经过初中阶段的学习，我们已经知道了：①物体由于被举高而具有的能量叫作重力势能。②物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。从定量的角度看，重力势能应具有什么样的表达式？

——本节课将重点学习的内容(potential,潜在的)情境导入讲授新课探究一重力做的功根据功的计算公式分别计算下面两种情况小球从A点到B点重力做的功。情境设问情形1：物体竖直下落（A到B）讲授新课情形2：物体先由A运动到B′，再由B′运动到BA到

B′

：B′到B：情形3：物体沿曲线由A运动到B讲授新课微元思想：把整个路径分成许多很短的间隔，由于每一段很小很小，都可以近似看成一段倾斜直线，分别求出物体通过每一小段倾斜直线时重力所做的功，物体通过整个路径时重力所做的功等于重力在每小段上所做的功的代数和。归纳新知讲授新课这说明：①重力对物体做的功与物体运动的路径无关，只与物体的起点位置、终点位置有关！②WG＝

mgh1－mgh2，重力做的功等于：(物体重力与起点高度的乘积mgh1)－(物体重力与终点高度的乘积mgh2)讲授新课探究二重力势能1.概念：物体由于被举高而具有的能。3.国际单位：焦耳(J)。2.大小：物体的质量越大，所处的高度越高，重力势能越大Ep=mgh4.重力势能是标量，状态量。情境1讲授新课如图所示，当小明站在二楼地面时，吊灯的高度是多少？当小明站在一楼地面时，吊灯的高度是多少？从中可以得到什么结论？情境2将一块竖直放置的砖放平，重力势能是否会发生变化？请同学们思考以上两个问题并总结重力势能的特点重力势能具有相对性，重力势能表达式中的h是物体重心相对于参考平面的高度。物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫作参考平面。在参考平面上,物体的重力势能取为0。确定重力势能的方法:①先选定参考平面(零势能面)。②在参考平面上方的物体的高度是正值,重力势能也是正值;在参考平面下方的物体的高度是负值,重力势能也是负值。“+”表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能大,“-”则相反。③参考平面的选取是任意的(从研究问题的方便出发来选择)，一般选择地面为参考平面。讲授新课【提出问题】质量为0.5kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1=1.2m，桌面高h2=0.8m。（g取10m/s2）请按照要求填写下表。讲授新课所选择的参考平面小球在A点的重力势能小球在B点的重力势能整个下落过程中小球重力势能的变化量整个下落过程中重力做的功桌面

地面

思考：（1）选择不同的参考平面，同一位置的重力势能数值相不相同？说明了什么？（2）重力势能的正负有什么含义？（3）重力做功与参考平面的选取有没有关系？（4）重力势能的变化与参考平面的选取有没有关系?不相同，重力势能的取值与参考平面的选取有关。重力势能是标量，“+”“-”只代表大小，不代表方向。物体处于零势能面以上，势能为正，反之为负。重力做功与参考平面的选取无关。重力势能的变化和参考平面选取无关。归纳新知重力势能具有相对性，但重力势能的差值不因选择的参考平面而有所不同。因此在研究相关问题时，通常选取的是有确定意义的重力势能的差值。讲授新课重力势能是属于谁的？没有地球是否还会有重力势能？重力势能是地球和物体所组成的“系统”所共有的，即重力势能具有系统性。讲授新课探究三重力做功与重力势能变化的关系小组讨论并思考：问题1：重力势能的变化就是重力做功这种表述对吗？问题2：重力势能发生变化的原因是什么？问题3：表达式中的“-”说明了什么？等号不仅表示重力做功与重力势能的变化在数量上的关系，还蕴含了因果关系，即重力做功引起了重力势能的变化。“-”表示重力做功等于重力势能的减少量，这一点与本章其他的功能关系不同，需要重点加以区分。讲授新课探究四弹性势能情境设问撑竿跳运动员可以借助手中的弯曲的竿跳得很高，拉开的弓可以把箭射出，压缩弹簧可以把小球弹出去——弯曲的竿、拉开的弓、压缩的弹簧有什么共同特征？这些物体都发生了弹性形变，每个物体的各个部分之间都有弹力的相互作用。弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。讲授新课弹性势能的性质（1）系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因而弹性势能是整个系统所具有的。（2）相对性：弹性势能的大小与选定的参考平面位置有关。对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的势能为零。（3）对于同一弹簧从自然长度伸长和压缩相同的长度时弹性势能相同。讲授新课弹力做功跟弹性势能变化的关系（1）弹性势能的变化只与弹力做功有关。（2）当弹簧的弹力做正功时，弹簧的弹性势能减少，弹性势能转化为其他形式的能。（3）当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增加，其他形式的能转化为弹簧